JPS63169056A - リ−ドフレ−ム材料 - Google Patents
リ−ドフレ−ム材料Info
- Publication number
- JPS63169056A JPS63169056A JP62000280A JP28087A JPS63169056A JP S63169056 A JPS63169056 A JP S63169056A JP 62000280 A JP62000280 A JP 62000280A JP 28087 A JP28087 A JP 28087A JP S63169056 A JPS63169056 A JP S63169056A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plating
- lead frame
- copper
- bonding
- wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分９ｇ月
本発明はリードフレーム材料に関し、さらに詳しくは、
トランジスタまたはｒＣ等の半導体やリードフレーム材
料、特にボンディングワイヤの金線或いは銅線を直接接
合することができる半導体のリードフレーム材料に関す
る。
トランジスタまたはｒＣ等の半導体やリードフレーム材
料、特にボンディングワイヤの金線或いは銅線を直接接
合することができる半導体のリードフレーム材料に関す
る。
［従来技術］
一般に、半導体のリードフレーム材料にはＦｅ−Ｎｉ系
合金（４２アロイ）や銅合金が使用されており、リード
フレームはシリコン素子が接合されるグイバット部、金
線が接合されて樹脂封止されるインナーリード部および
リード線の役割を果たし、通常半田めっさされているエ
クスターナルリード部の三部分から成っている。
合金（４２アロイ）や銅合金が使用されており、リード
フレームはシリコン素子が接合されるグイバット部、金
線が接合されて樹脂封止されるインナーリード部および
リード線の役割を果たし、通常半田めっさされているエ
クスターナルリード部の三部分から成っている。
そして、グイバット部はシリコン素子がＡｕ−９ｉ、Ａ
ｇ−８ｉ等の共品接合または導電性ペースト剤によ、る
接合或いは半田付けにより取り付けられ、この素子の電
極とインナーリード部をＡｕ線或いはＣｕ線で熱圧着ま
たは超音波併用熱圧着により接合するが、４２７０イに
おいてＡｕ線或いはＣｕ線を直接接合することは困難で
あり、インナーリード部にはＡｕ或いはＡｇめっきが施
されるのが常識であった。
ｇ−８ｉ等の共品接合または導電性ペースト剤によ、る
接合或いは半田付けにより取り付けられ、この素子の電
極とインナーリード部をＡｕ線或いはＣｕ線で熱圧着ま
たは超音波併用熱圧着により接合するが、４２７０イに
おいてＡｕ線或いはＣｕ線を直接接合することは困難で
あり、インナーリード部にはＡｕ或いはＡｇめっきが施
されるのが常識であった。
しかして、一般にＡｕ線は還元雰囲気において純銅とは
熱圧接が可能であることは知られており、Ａｕ或いはＡ
ｇめっきの変わりにＣｕめっきを使用することが考えら
れるが、めっき直後であればＣｕめっきにＡｕ線の熱圧
接は可能であるが、Ｃｕめっきはポロシティが高く、表
面粗度も０．８〜１．０μｍと粗くなるため、短時間で
室温で酸化し、また、Ａｕ線との加熱接合中に酸化し易
く、母材の合金成分、特にＦｅが表面層まで拡散してＩ
Ｃ等の多ピンのリードではピン全数の接合強度が安定し
なくなるという問題がある。
熱圧接が可能であることは知られており、Ａｕ或いはＡ
ｇめっきの変わりにＣｕめっきを使用することが考えら
れるが、めっき直後であればＣｕめっきにＡｕ線の熱圧
接は可能であるが、Ｃｕめっきはポロシティが高く、表
面粗度も０．８〜１．０μｍと粗くなるため、短時間で
室温で酸化し、また、Ａｕ線との加熱接合中に酸化し易
く、母材の合金成分、特にＦｅが表面層まで拡散してＩ
Ｃ等の多ピンのリードではピン全数の接合強度が安定し
なくなるという問題がある。
また、エクスターナルリード部はＣｕめっきされること
により、外装めっき（錫或いは半田）または半田ディツ
プが容易となるか、４２アロイ上に厚さ０．５μｍ以上
の銅めっきを行なって、その上に錫或いは半田めっきま
たは半田ディツプを行なうと、半導体として必須の１５
０℃の温度で１０００時間保持後ら錫或いは半田が剥離
することなく密着していることは困難となる。即ち、銅
めっき層と錫或いは半田層との間の表層にη相（Ｃｕａ
Ｓｎｓ）、その下にε相（ＣｕｉＳｎ）が生じ、ε相と
銅めっき層の界面にボイドが発生し、これらのボイドが
連なり剥離を起こすことが判明している。
により、外装めっき（錫或いは半田）または半田ディツ
プが容易となるか、４２アロイ上に厚さ０．５μｍ以上
の銅めっきを行なって、その上に錫或いは半田めっきま
たは半田ディツプを行なうと、半導体として必須の１５
０℃の温度で１０００時間保持後ら錫或いは半田が剥離
することなく密着していることは困難となる。即ち、銅
めっき層と錫或いは半田層との間の表層にη相（Ｃｕａ
Ｓｎｓ）、その下にε相（ＣｕｉＳｎ）が生じ、ε相と
銅めっき層の界面にボイドが発生し、これらのボイドが
連なり剥離を起こすことが判明している。
以上説明したことから、グイバット部およびフィンガー
リード部のみにＣｕめっきを行なうことが考えられるが
、表面粗度が０．８〜１．０μｍと粗く、ポロシティが
高いため、ワイヤボンディング中に母材中の合金成分が
表面に拡散してきて、ボンディング性を劣化させるとい
う問題があり、結局Ａｇの局部めっきを行なわなければ
ならないことになる。
リード部のみにＣｕめっきを行なうことが考えられるが
、表面粗度が０．８〜１．０μｍと粗く、ポロシティが
高いため、ワイヤボンディング中に母材中の合金成分が
表面に拡散してきて、ボンディング性を劣化させるとい
う問題があり、結局Ａｇの局部めっきを行なわなければ
ならないことになる。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は上記に説明したように従来の半導体のり一トフ
レーム材料の種々の問題点に鑑み、本発明台が鋭、き研
究を行ない、検討を重ねた結果、ダイパッド部およびフ
ィンガーリード部のみにＡｇめっきを施すことなく、リ
ードフレームのに直接Ａｕ線を信頼性高く、かつ、確実
に接合することができ、また、良好なエクスターナルリ
ード部か得られるリードフレー１４材料を開発したので
ある。
レーム材料の種々の問題点に鑑み、本発明台が鋭、き研
究を行ない、検討を重ねた結果、ダイパッド部およびフ
ィンガーリード部のみにＡｇめっきを施すことなく、リ
ードフレームのに直接Ａｕ線を信頼性高く、かつ、確実
に接合することができ、また、良好なエクスターナルリ
ード部か得られるリードフレー１４材料を開発したので
ある。
［問題点を解決するための手段］
本発明に係るリードフレーム材料の特徴とするところは
、鉄−ニッケル系合金の表面に、０．５μｍ以上の厚さ
の純度の高い銅層を有していることにある。
、鉄−ニッケル系合金の表面に、０．５μｍ以上の厚さ
の純度の高い銅層を有していることにある。
本発明に係るリードフレーム材料について以下詳細に説
明する。
明する。
本発明に係るリードフレーム材料は、鉄−ニッケル系合
金の表面に０．５μｍ以上の銅層が設けられており、最
大粗さ０．４μｍ以下であり、めっき材の０．８〜！、
０μｍよりも細かく、めっき材よりも内部のポロシティ
が小さく軟質の金属銅となっているため、耐酸化性およ
び耐蝕性も純銅と略同等であり、その結果、還元性雰囲
気下における金線の加熱圧接によるワイヤボンディング
性も安定した乙のとなる。
金の表面に０．５μｍ以上の銅層が設けられており、最
大粗さ０．４μｍ以下であり、めっき材の０．８〜！、
０μｍよりも細かく、めっき材よりも内部のポロシティ
が小さく軟質の金属銅となっているため、耐酸化性およ
び耐蝕性も純銅と略同等であり、その結果、還元性雰囲
気下における金線の加熱圧接によるワイヤボンディング
性も安定した乙のとなる。
さらに、鉄−ニッケル系合金の表面の銅層は、銅めっき
層を少なくとも１０％以上の減面率で冷間圧延すること
により、ぬつき時に保有していたボイドを変化させると
同時に最大粗さを０．４μｍ以下に調整し、その後４０
０〜６００℃の温度で少なくとも１秒間の焼鈍を行なう
ことによってボイドを減少させると同時にめっき時に含
まれたＩＥ２ガスおよび不純物等を除去・拡散さ仕て表
面性状を安定さける。
層を少なくとも１０％以上の減面率で冷間圧延すること
により、ぬつき時に保有していたボイドを変化させると
同時に最大粗さを０．４μｍ以下に調整し、その後４０
０〜６００℃の温度で少なくとも１秒間の焼鈍を行なう
ことによってボイドを減少させると同時にめっき時に含
まれたＩＥ２ガスおよび不純物等を除去・拡散さ仕て表
面性状を安定さける。
また、本発明に係るリードフレーム材料は、鉄−ニッケ
ル系合金の表面に０．５μｍ以上の銅層を設けることに
より、４００〜６００℃の温度における少なくとも１秒
間の焼鈍によって母材中の合金成分、特に、Ｆｅか表面
層に現れるのを防止することができる。
ル系合金の表面に０．５μｍ以上の銅層を設けることに
より、４００〜６００℃の温度における少なくとも１秒
間の焼鈍によって母材中の合金成分、特に、Ｆｅか表面
層に現れるのを防止することができる。
そして、冷間加工時には母材にも局部的に応力が加わる
ため、表面層のＣｕを軟化させると同時に母材の残留応
力を除去する焼鈍条件は、４００〜６００℃の温度にお
いて少なくとも１秒間、さらに、生産性の而からは最大
３０秒とするのがよい。
ため、表面層のＣｕを軟化させると同時に母材の残留応
力を除去する焼鈍条件は、４００〜６００℃の温度にお
いて少なくとも１秒間、さらに、生産性の而からは最大
３０秒とするのがよい。
また、エクスターナルリード材において乙、半田１付は
後１５０℃の温度で１０００時間保持後も半田は剥離を
生じることがなく、このことは銅層が軟質の金属銅とな
り、めっき時のボイドか減少したためである。
後１５０℃の温度で１０００時間保持後も半田は剥離を
生じることがなく、このことは銅層が軟質の金属銅とな
り、めっき時のボイドか減少したためである。
［実 施 例］
本発明に係るリードフレーム材料の実施例を説明する。
実施例
Ｆｅ−４２ｗｔ％Ｎ１（４２アロイ）のＨ／２材、板厚
０．１５ｍｍの材料に銅めっきを行ない、銅めっき厚さ
、スキンパス圧延後の減面率、焼鈍条件およびＡｕ線に
よるワイヤボンディング性、湿潤試験（温度４０℃、湿
度９５％以上、時間４時間）による耐蝕性、さらに、半
田付け（Ｐｂ−９ｎ共品半田、フラックスはアルファ１
００、温度２３０℃、浸漬時間５秒間）後に１５０℃の
温度でｔｏｏ。
０．１５ｍｍの材料に銅めっきを行ない、銅めっき厚さ
、スキンパス圧延後の減面率、焼鈍条件およびＡｕ線に
よるワイヤボンディング性、湿潤試験（温度４０℃、湿
度９５％以上、時間４時間）による耐蝕性、さらに、半
田付け（Ｐｂ−９ｎ共品半田、フラックスはアルファ１
００、温度２３０℃、浸漬時間５秒間）後に１５０℃の
温度でｔｏｏ。
時間の恒温保持試験を行ない半田の密着性を調べた。
また、いずれの材料も予めニス力による表面分析を行な
った。
った。
第１表にその結果を示す。
ワイヤボンディング試験
熱圧着式ワイヤボンダーのホルダーにリードフレーム材
料を装着し、１１００ｐｐのＨ，ガスを含むＮ、ガスで
シールドし、ステージ温度を２５０℃、接圧荷重１００
ｇの条件下で、直径３０μｌのＡｕワイヤでウェッジボ
ンディングを行ない、プルテスタで破断部および破断荷
重を測定した。
料を装着し、１１００ｐｐのＨ，ガスを含むＮ、ガスで
シールドし、ステージ温度を２５０℃、接圧荷重１００
ｇの条件下で、直径３０μｌのＡｕワイヤでウェッジボ
ンディングを行ない、プルテスタで破断部および破断荷
重を測定した。
第１表において、ＮＯ，１〜Ｎｏ、５は本発明に係るリ
ードフレーム材料であり、銅めっき後の表面粗さが０．
８〜１．０７１ｍ、めっき層厚さ１．０〜５．０μｍで
あり、スキンパス加工で厚さ０．５５〜４，０μｍに表
面加工を行なうことによって表面粗さ０．３〜０．４μ
ｍとなり、さらに、４００〜６００℃の温度で１秒以上
の熱処理を行なうことによって、耐蝕性と半日１の１５
０℃の温度で１０００時間における密着性が向上するこ
とは明らかである。
ードフレーム材料であり、銅めっき後の表面粗さが０．
８〜１．０７１ｍ、めっき層厚さ１．０〜５．０μｍで
あり、スキンパス加工で厚さ０．５５〜４，０μｍに表
面加工を行なうことによって表面粗さ０．３〜０．４μ
ｍとなり、さらに、４００〜６００℃の温度で１秒以上
の熱処理を行なうことによって、耐蝕性と半日１の１５
０℃の温度で１０００時間における密着性が向上するこ
とは明らかである。
ボンディング強さはめっき材のままでら、その後引き続
いて行なわれる圧延＋焼鈍材でも１０ｇ以上の値を示し
、破断部において剥離は無く合格ラインにある。
いて行なわれる圧延＋焼鈍材でも１０ｇ以上の値を示し
、破断部において剥離は無く合格ラインにある。
しかし、耐蝕性を考慮すると銅めっきのままでは表面が
活性化されたままで非常に変色し易いため、比較材料の
Ｎｏ、６〜Ｎｏ、８に示すように表面特性が不安定であ
り、ボンディング性の経時的な劣化が回避できないこと
を示している。
活性化されたままで非常に変色し易いため、比較材料の
Ｎｏ、６〜Ｎｏ、８に示すように表面特性が不安定であ
り、ボンディング性の経時的な劣化が回避できないこと
を示している。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明に係るリードフレーム材料
は、鉄−ニッケル系合金表面に０．５μｍ以上の厚さの
銅の層を有するものであるから、これを熱処理すること
により銅層中のボイドを減少し、ｔｌガスの除去、母材
のスキンパスにより生じた局部応力を除去でき、従って
、銅層の表面粗さが細かくなり、金線のワイヤボンディ
ング時の接合性が安定し、外部リード部の半田の剥離も
なく、さらに、銅層が設けられているので電気伝導性お
よび熱伝導性が向上し、特に銀等に比べて圧延と焼鈍に
よってポロシティを減少できるので銅層を薄くすること
ができ、めっき時間の短縮による生産性と品質の向上を
図れるので半導体産業への貢献度は多大であるという優
れた効果を有しているものである。
は、鉄−ニッケル系合金表面に０．５μｍ以上の厚さの
銅の層を有するものであるから、これを熱処理すること
により銅層中のボイドを減少し、ｔｌガスの除去、母材
のスキンパスにより生じた局部応力を除去でき、従って
、銅層の表面粗さが細かくなり、金線のワイヤボンディ
ング時の接合性が安定し、外部リード部の半田の剥離も
なく、さらに、銅層が設けられているので電気伝導性お
よび熱伝導性が向上し、特に銀等に比べて圧延と焼鈍に
よってポロシティを減少できるので銅層を薄くすること
ができ、めっき時間の短縮による生産性と品質の向上を
図れるので半導体産業への貢献度は多大であるという優
れた効果を有しているものである。
Claims (1)
- 鉄−ニッケル系合金の表面に、０．５μｍ以上の厚さの
純度の高い銅層を有していることを特徴とするリードフ
レーム材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62000280A JPS63169056A (ja) | 1987-01-05 | 1987-01-05 | リ−ドフレ−ム材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62000280A JPS63169056A (ja) | 1987-01-05 | 1987-01-05 | リ−ドフレ−ム材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63169056A true JPS63169056A (ja) | 1988-07-13 |
Family
ID=11469492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62000280A Pending JPS63169056A (ja) | 1987-01-05 | 1987-01-05 | リ−ドフレ−ム材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63169056A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03167850A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-19 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| JPH03167852A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-19 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| US5221859A (en) * | 1990-02-26 | 1993-06-22 | Hitachi, Ltd. | Lead frame for semiconductor device |
| US8110927B2 (en) * | 2006-11-23 | 2012-02-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Explosion-proof module structure for power components, particularly power semiconductor components, and production thereof |
| JP2012049461A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ボンディングワイヤ |
-
1987
- 1987-01-05 JP JP62000280A patent/JPS63169056A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03167850A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-19 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| JPH03167852A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-19 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| US5221859A (en) * | 1990-02-26 | 1993-06-22 | Hitachi, Ltd. | Lead frame for semiconductor device |
| US8110927B2 (en) * | 2006-11-23 | 2012-02-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Explosion-proof module structure for power components, particularly power semiconductor components, and production thereof |
| JP2012049461A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ボンディングワイヤ |
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